【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2B/個(gè) 模擬量：100—150B/個(gè)通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。該系統(tǒng)有11個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)6個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，需內(nèi)存280B，有定時(shí)器6個(gè)，計(jì)時(shí)器2個(gè)，需內(nèi)存16B，考慮余量后需要內(nèi)存370B。 CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇PLC的功能日益強(qiáng)大，一般PLC都具有開(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡(jiǎn)單，小型PLC就能滿足要求了。若該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU222模塊，該模塊采用交流220V供電，自帶8個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和6個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，不能完全滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，需要進(jìn)行模塊擴(kuò)展，不方便。若該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU226模塊，該模塊采用交流220V供電，自帶24個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和16個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，能完全滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，但浪費(fèi)太多的輸入輸出接口，而且價(jià)格昂貴。該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU224（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時(shí)由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。綜上所述此次設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7200CPU224（AC/DC/繼電器）模塊型PLC。 PLC外部接線圖根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求，對(duì)系統(tǒng)控制的I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和PLC型號(hào)進(jìn)行了選擇，現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計(jì)和選擇對(duì)控制系統(tǒng)PLC的外部接線設(shè)計(jì)如下圖32 圖32 PLC外部接線圖如圖33所示為洗衣機(jī)示意圖，在圖中ST4為高水位傳感器，ST5為中水位傳感器，ST6為低水位傳感器，ST7位水排盡傳感器，當(dāng)選擇好水位后，YV1打開(kāi)開(kāi)始進(jìn)水，當(dāng)水位到達(dá)相應(yīng)水位時(shí)，相應(yīng)的傳感器送出ON信號(hào)否則為OFF,只有當(dāng)水上升到與選擇水位相開(kāi)關(guān)一致時(shí)，YV1關(guān)閉停止進(jìn)水，開(kāi)始洗衣。圖33 洗衣機(jī)示意圖第四章 軟件的設(shè)計(jì) I/O分配表 輸入地址分配表 列出全自動(dòng)洗衣機(jī)的輸入分配表，見(jiàn)表41。表41輸入地址分配表輸入地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備啟動(dòng)按扭停止按扭水位選擇開(kāi)關(guān)（高水位）水位選擇開(kāi)關(guān)（中水位）水位選擇開(kāi)關(guān)（低水位）手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)高水位傳感器中水位傳感器低水位傳感器水排空傳感器 輸出地址分配表 列出全自動(dòng)洗衣機(jī)的輸出分配表，見(jiàn)表42。表42輸出地址分配表輸出地址對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備進(jìn)水電磁閥排水電磁閥洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器脫水報(bào)警器 內(nèi)部元件地址分配表全制動(dòng)洗衣機(jī)控制時(shí)，需用到PLC內(nèi)部的計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行過(guò)程控制，現(xiàn)對(duì)控制中要用到的內(nèi)部位元件地址分配表歸納如表43。表43內(nèi)部地址分配表定時(shí)器/計(jì)時(shí)器對(duì)應(yīng)的作用T37 進(jìn)水暫停計(jì)時(shí)2秒T38正洗計(jì)時(shí)20秒T39反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)20秒T40脫水計(jì)時(shí)30秒T41報(bào)警計(jì)時(shí)3秒T42正洗暫停計(jì)時(shí)2秒T43反轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí)2秒C50正反洗循環(huán)計(jì)數(shù)5次C51大循環(huán)計(jì)數(shù)3次 程序流程圖設(shè)計(jì)PLC采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，其程序設(shè)計(jì)同樣可遵循軟件工程設(shè)計(jì)方法，程序工作過(guò)程可用流程圖表示。由于PLC的程序執(zhí)行為循環(huán)掃描工作方式，因而與計(jì)算機(jī)程序框圖不同點(diǎn)是，PLC程序框圖在進(jìn)行輸出刷新后，再重新開(kāi)始輸進(jìn)掃描，循環(huán)執(zhí)行。 全自動(dòng)洗衣機(jī)工作方式有自動(dòng)方式和手動(dòng)方式兩種。在自動(dòng)方式下，PLC將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)（適用于機(jī)械一切都正常的情況下），按照用戶設(shè)定好的程序來(lái)進(jìn)行工作。手動(dòng)方式是在緊急停止情況下，可以手動(dòng)進(jìn)行排水和脫水。全自動(dòng)洗衣機(jī)強(qiáng)制停止流程圖如圖421所示。圖421 強(qiáng)制停止流程圖全自動(dòng)洗衣機(jī)正常運(yùn)行時(shí)即洗衣機(jī)按照程序設(shè)定依次完成依次洗衣過(guò)程，從選擇水位，按下啟動(dòng)按扭，開(kāi)始進(jìn)水直到水滿（即水位達(dá)到高水位）時(shí)停止進(jìn)水開(kāi)始洗滌正轉(zhuǎn)，洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)20秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)20秒，停2秒，如此循環(huán)5次，總共220秒開(kāi)始排水，水位下降到低水位時(shí)開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒，開(kāi)始清洗，重復(fù)以上過(guò)程，清洗兩遍，清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)。 按照以上的工作流程，作出全自動(dòng)洗衣機(jī)的正常運(yùn)行工作流程圖見(jiàn)圖422。圖422 正常運(yùn)行流程圖 程序設(shè)計(jì) PLC控制流程圖控制流程圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制流程圖見(jiàn)圖431圖431 PLC控制流程圖 系統(tǒng)梯形圖一、梯形圖的特點(diǎn)梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點(diǎn)、線圈或功能方框等構(gòu)成，梯形圖左、右的垂直線稱(chēng)為左、右母線。畫(huà)梯形圖時(shí)，從左母線開(kāi)始，經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)和線圈（或功能方框），終止于右母線。1)PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱(chēng)，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器(即硬件繼電器)，而是在軟件中使用的編程元件。每一編程元件與PLC存儲(chǔ)器中元件映像寄存器的二個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。以輔助繼電器為例，如果該存儲(chǔ)單元為0狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的編程元件的線圈“斷電”，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合，稱(chēng)該編程元件為0狀態(tài)，或稱(chēng)該編程元件為OFF(斷開(kāi))。該存儲(chǔ)單元如果為1狀態(tài)，對(duì)應(yīng)編程元件的線圈“通電”，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，稱(chēng)該編程元件為l狀態(tài)，或稱(chēng)該編程元件為ON(接通)。2)根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的ON/OFF狀態(tài)，稱(chēng)為梯形圖的邏輯解算。邏輯解算是按梯形圖中從上到下、從左至右的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行的。3)梯形圖中各編程元件的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)均可以無(wú)限多次地使用。4)輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于對(duì)應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)，因此在梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈 5)梯形圖中的基本編程元素有觸點(diǎn)、線圈和方框。觸點(diǎn)：代表邏輯控制條件。觸點(diǎn)閉合時(shí)表示能量可以流過(guò)。觸點(diǎn)分常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)兩種形式。線圈：通常代表邏輯“輸出”的結(jié)果。能量流到，則該線圈被激勵(lì)。方框：代表某種特定功能的指令。能量流通過(guò)方框時(shí)，則執(zhí)行方框所代表的功能。方框所代表的功能有很多種，例如：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)運(yùn)算等。梯形圖中，每個(gè)輸出元素可以構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)。每個(gè)梯形圖網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)或多個(gè)梯級(jí)組成。 二、梯形圖繪制原則1) 梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個(gè)繼電器器線圈為一個(gè)邏輯行，即一層階梯。每一個(gè)邏輯行起于左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于繼電器線圈或右母線。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間不能有任何點(diǎn)，應(yīng)直接連接。2) 一般情況下，在梯形圖中某個(gè)編號(hào)繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點(diǎn)可無(wú)限引用。有些PLC，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進(jìn)指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。 3) 在每個(gè)邏輯行中，串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放下方，則語(yǔ)句增多，程序變長(zhǎng)。4) 在每個(gè)邏輯行中，并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放右邊，則語(yǔ)句增多，程序變長(zhǎng)。5) 梯形圖中，不允許一個(gè)觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過(guò)。6) 梯形圖中，當(dāng)多個(gè)邏輯行都具有相同條件時(shí)，為了節(jié)省語(yǔ)句數(shù)量，常將這些邏輯行合并。當(dāng)相同條件復(fù)雜時(shí)，這對(duì)儲(chǔ)存容量小的PLC很有意義。7) 設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)全部按相應(yīng)的輸入設(shè)備為常開(kāi)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)更為合適，不易出錯(cuò)。因此，也建議盡可能用輸入設(shè)備的常開(kāi)觸點(diǎn)與PLC輸入端連接。如果某些信號(hào)只能用常閉觸點(diǎn)輸入，可以按輸入設(shè)備全部常開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，然后將梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器觸點(diǎn)取反。 梯形圖編寫(xiě)打開(kāi)STEPMicro/Win32編程軟件，軟件主界面如圖44所示。在進(jìn)行控制程序編程之前，首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目。具體操作步驟為：執(zhí)行菜單【文件】→【新建】選項(xiàng)或單擊工具欄的新建按鈕，圖44 STEPMicro/Win32主界面生成一個(gè)新的項(xiàng)目。（2）設(shè)置與讀取PLC的型號(hào)在對(duì)PLC編程之前，應(yīng)正確地設(shè)置其型號(hào)，以防止創(chuàng)建程序時(shí)發(fā)生編輯錯(cuò)誤。設(shè)置與讀取PLC的型號(hào)的方法是：執(zhí)行菜單【PLC】→【類(lèi)型】選項(xiàng)，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，選擇PLC型號(hào)和CPU版本。也可以雙擊指令樹(shù)的【項(xiàng)目1】，然后雙擊PLC型號(hào)和CPU版本選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置。在本設(shè)計(jì)中選用了CPU224的PLC，需要在對(duì)話框中選擇正確的CPU版本。CPU選型對(duì)話框如圖45所示。（3）程序的結(jié)構(gòu)及編寫(xiě)S7200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC11313兩種。SIMATIC編程模式的選擇，可以通過(guò)執(zhí)行菜單【工具】→【選項(xiàng)】→【常規(guī)】→【SIMATIC】選項(xiàng)來(lái)確定。編程軟件可實(shí)現(xiàn)3種編程語(yǔ)言之間的任意切換，執(zhí)行菜單【查看】→【梯形圖】或【STL】或【FBD】選項(xiàng)便可進(jìn)入相應(yīng)的編程環(huán)境。 圖45 設(shè)置PLC的型號(hào)簡(jiǎn)單的數(shù)字量控制程序一般只有主程序，系統(tǒng)較大、功能復(fù)雜的程序除了主程序外，可能還有子程序、中斷程序。編程時(shí)可以點(diǎn)擊編輯窗口下方的選項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)切換以完成不同程序結(jié)構(gòu)的程序編輯。主程序在每個(gè)掃描周期內(nèi)均被順序執(zhí)行一次。子程序的指令放在獨(dú)立的程序塊中，僅在被程序調(diào)用時(shí)才執(zhí)行。中斷程序的指令也放在獨(dú)立的程序塊中，用來(lái)處理預(yù)先規(guī)定的中斷事件，在中斷事件發(fā)生時(shí)操作系統(tǒng)調(diào)用中斷程序。在指令樹(shù)中選擇需要的編程元件,在指令工具條中選擇輸入連接線，完成梯形圖的編寫(xiě)。（4）編譯程序編輯完成后,用“PLC”菜單中的“編譯”命令進(jìn)行離線編譯。編譯結(jié)束，在輸出窗口顯示編譯結(jié)果信息，顯示無(wú)錯(cuò)誤。 梯形圖重點(diǎn)程序段落分析輔助繼電器梯形圖如圖47,48所示。圖47 輔助繼電器梯形圖（一）圖48 輔助繼電器梯形圖（二）如圖47和圖48所示程序段落，。按下啟動(dòng)按鈕。當(dāng)水位與設(shè)定水位不一致時(shí)，；反之。 圖49 進(jìn)水梯形圖如圖49所示程序段落，按下啟動(dòng)按鈕或者脫水完畢（T40定時(shí)時(shí)間到），而且洗衣大循環(huán)未到3次時(shí)，開(kāi)始進(jìn)水。當(dāng)水位到設(shè)定水位后停止進(jìn)水，等待2秒進(jìn)入洗衣過(guò)程。在強(qiáng)制停止情況下，當(dāng)停止按鈕按下時(shí)立即停止進(jìn)水。洗衣前根據(jù)衣物多少選擇好水位，按下水位選擇開(kāi)關(guān)(、)任意一個(gè)，再按下啟動(dòng)按鈕，，開(kāi)始進(jìn)水。當(dāng)水位上升到與選擇的水位相一致時(shí)，相一致的水位傳感器(、)傳出信號(hào)，T37開(kāi)始計(jì)時(shí)。圖410 洗衣梯形圖如圖410所示程序段落，T37計(jì)時(shí)時(shí)間到，T38計(jì)時(shí)開(kāi)始。T38計(jì)時(shí)20秒，正洗暫停，T39開(kāi)始計(jì)時(shí)。T39計(jì)時(shí)時(shí)間到，反洗，T40開(kāi)始計(jì)時(shí)。T40計(jì)時(shí)時(shí)間到，反洗暫停，T43開(kāi)始計(jì)時(shí)。T43計(jì)時(shí)時(shí)間到，C50計(jì)數(shù)一次，重復(fù)以上從正洗開(kāi)始的全